DE2825253A1 - Hydraulische pulverpresse - Google Patents
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Description
Dipl.-Ing. H.-P. LieCk Patentanwalt Maximiliansplatz 10 D-8000 München 2 Tel.(089)220821
WNC-Nitrochemie GmbH Aschau
P 153 02
P 153 02
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Pulverpresse zur Verarbeitung von Pulver und ähnlichen explosiven Massen,
mit einem eine Preßmatritze aufweisenden Preßtopf zur Aufnahme der Verarbeitungs-Masse, mit einem in den Preßtopf
einführbaren Pressenstempel und mit einem hydraulischen Antrieb für den Pressenstempel, der eine Hydraulikpumpe, einen
den Preßdruck des Pressenstempels erzeugenden Arbeitszylinder und ein Stellventil zur Regulierung des Hydraulik-Druckes im
Arbeitszylinder umfaßt.
Mit einer derartigen hydraulischen Pulverpresse werden Pulver und andere explosive Massen in der Weise verarbeitet, daß der
Preßtopf, auch Massetopf genannt, mit dem Pulver gefüllt und
dieses dann mit dem Pressenstempel unter hohem Druck aus dem Preßtopf durch die Preßmatritze hindurch ausgepreßt wird. Der
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Preßvorgang verläuft in zwei Phasen. Nach dem Absenken des Pressenstempels auf die Verarbeitungs-Masse im Preßtopf erfolgt
zuerst eine allmähliche Druckerhöhung in der Verarbeitungsmasse und daran anschließend das eigentliche Auspressen
bei einem bestimmten Auspreßdruck. Bisher hat man die entsprechende Beaufschlagung des den Pressenstempel antreibenden
ArbeitsZylinders mit Hydraulik-Druck von Hand an dem Stellventil
gesteuert.
Grundsätzlich besteht bei einer hydraulischen Pulverpresse die Gefahr, daß es zu einer Explosion der Verarbeitungs-Masse
kommt, wenn die Druckerhöhung in der ersten Phase des Preßvorganges zu plötzlich erfolgt oder wenn in der zweiten Phase
des Preßvorganges ein bestimmter maximaler Auspreßdruck überschritten wird. Die kritischen Druckwerte sind im einzelnen
von der jeweiligen Verarbeitungs-Masse abhängig. Zur Vermeidung von Explosionen mußte man sich bisher auf das "Fingerspitzengefühl"
eines geschulten und lange erfahrenen Facharbeiters verlassen, der das Stellventil beim Preßvorgang betätigt
hat. Solche erfahrenen und geschulten Facharbeiter stehen aber nicht überall zur Verfügung. Außerdem ist natürlich
auch mit dem besten Facharbeiter die Gefahr einer Explosion durch Falschbedxenung des Stellventils nicht auszuschließen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Pulverpresse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der
die Gefahr einer Explosion aufgrund eines unangemessen raschen und/oder hohen Anstieges des vom Pressenstempel erzeugten
Druckes in der Verarbeitungs-Masse wirksam beseitigt ist.
Ausgehend von der hydraulischen Pulverpresse der eingangs genannten
Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine mittels eines Motors antreibbare Steuerkurve, vorzugsweise
eine drehbare Kurvenscheibe zur Verstellung des Stellventils vorgesehen ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Pulverpresse ist die Regulierung
des Hydraulik-Druckes im Arbeitszylinder und damit des Druckes in der Verarbeitungs-Masse von den Zufälligkeiten einer manuellen
Einstellung des Stellventiles unabhängig. Sie erfolgt vielmehr nach einem genauen Programm, das durch die Form der
Kurve der Kurvenscheibe in Verbindung mit ihrer Drehzahl vorgegeben ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die
so erreichte Einhaltung eines zeitlich genau programmierten Druckanstieges in der Verarbeitungs-Masse entscheidend dazu
beiträgt, Explosionen während des PreßVorganges zu verhüten.
Da bei der erfindungsgemäßen Pulverpresse die durch Wahl von Kurvenform und Drehzahl der Kurvenscheibe einmal für die jeweilige
Verarbeitungs-Masse richtig festgelegte Druck-Zeit-Funktion bei jedem PreßVorgang automatisch reproduziert wird,
kann der PreßVorgang auch von weniger geübten Fachkräften,
als sie bisher zur manuellen Einstellung des Stellventiles notwendig waren, überwacht und durchgeführt werden. Gleichwohl
wird eine bisher nicht erreichte Explosionssicherheit erzielt. Theoretisch ist bei der erfindungsgemäßen Pulverpresse
für jede der verschiedenen Verarbeitungs-Massen eine andere Kurvenscheibe angebracht, welche den zeitlichen Verlauf
des Druckanstieges während der ersten Phase des Preßvorganges und den einzuhaltenden maximalen Auspreßdruck
während der zweiten Phase des PreßVorganges für die jeweilige
Verarbeitungs-Masse richtig festlegt. Entsprechend ist die Kurvenscheibe zweckmäßigerweise auswechselbar.
Eine Reduzierung der Anzahl verschiedener Kurvenscheiben ist
ohne Einbuße an Explosionssicherheit möglich, wenn die Drehzahl der Kurvenscheibe einstellbar ist. Die Erfahrung hat gezeigt,
daß dann für verschiedene Verarbeitungs-Massen mit einer einzigen Kurvenscheibe ausgekommen werden kann, deren
Drehzahl in Anpassung an die notwendige Dauer der allmählichen Druckerhöhung in der ersten Phase des Preßvorganges einge-
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stellt wird. Die Einstellbarkeit sollte so sein, daß die Dauer der Druckerhöhung bzw. des Druckanstieges zum Beispiel
zwischen 0,5 und 4,5 Minuten liegen kann.
Eine noch weiter erhöhte Flexibilität hinsichtlich der Verwendung einer einzigen Kurvenscheibe für verschiedene Verarbeitungs-Massen
wird durch einen den Hydraulik-Druck im Arbeitszylinder erfassenden Druckaufnehmer erzielt, dem ein
einstellbares Grenzwertglied zugeordnet ist, dessen beim Erreichen eines eingestellten Maximaldruckes auftretendes Ausgangssignal
den Antrieb der Kurvenscheibe unterbricht. Bei dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Pulverpresse ist es nicht notwendig, daß die benutzte Kurvenscheibe an einer bestimmten Stelle der Kurve, zum Beispiel
dem Ende der Kurve, den für die Verarbeitungs-Masse zulässigen maximalen Auspreßdruck genau definiert. Dieser maximale,
während der zweiten Phase des Preßvorganges einzuhaltende Auspreßdruck wird vielmehr durch entsprechende einmalige
Einstellung des Grenzwertgliedes für die jeweilige Verarbeitungs-Masse vorgegeben, wobei die hinsichtlich der Regulierung
dieses maximalen Auspreßdruckes in einem Regelkreis arbeitende
Kurvenscheibe einfach in derjenigen Stellung anhält, die zur Erzielung des eingestellten Auspreßdruckes notwendig ist, ohne
daß es insoweit auf Einzelheiten der Kurvenform ankommt.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pulverpresse
wird demnach eine bestimmte Dauer des Druckanstieges durch Einstellung der Drehzahl der Kurvenscheibe und der einzuhaltende
maximale Auspreßdruck allein durch Einstellung des Grenzwertgliedes festgelegt. Das Auswechseln der Kurvenscheibe
gegen eine andere mit anderer Kurvenform ist dann nur noch in den Fällen notwendig, in' denen die Verarbeitungs-Masse zusätzlich
zur Änderung der Druckerhöhungsdauer und des maximalen Auspreßdruckes auch noch einen gänzlich abgewandelten zeit-
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lichen Verlauf der Druckerhöhung erfordert. Dies ist jedoch erfahrungsgemäß recht selten.
Die Einstellbarkeit eines maximalen Auspreßdruckes am Grenzwertglied
und dessen Einstellung in einem Regelkreis hat außerdem noch den weiteren Vorteil, daß eine Überschreitung
des für die Explosionsgefahr besonders kritischen maximalen Auspreßdruckes mit besonders hoher Sicherheit vermieden ist.
Anders als bei einer einfachen Vorgabe des maximalen Auspreßdruckes über die Kurvenscheibe kann es auch kurzzeitig praktisch
nicht zu einer relevanten Überschreitung des maximalen Auspreßdruckes kommen.
Der Druckaufnehmer zusammen mit dem einstellbaren Grenzwertglied ist in einer zweckmäßigen Ausbildung durch einen Druckschreiber
mit eingebautem, verstellbaren Maximum-Kontakt verwirklicht. An dem Druckschreiber kann der jeweilige Hydraulik-Druck
verfolgt und außerdem die Einstellung des maximalen Auspreßdruckes jederzeit mit einem Blick kontrolliert werden.
Besonders günstig ist es, wenn das Stellventil hydraulisch im Nebenschluß zum Arbeitszylinder liegt und für ein öffnen beim
Erreichen des jeweils eingestellten Druckes ausgelegt ist. Dann ist einerseits eine besonders präzise und sichere Einhaltung
des eingestellten Hydraulik-Druckes gewährleistet und andererseits die Möglichkeit zur Bildung einer besonders einfachen
Hydraulik-Anordnung gegeben, weil die zur Füllung des ArbeitsZylinders beim Niedergehen des Pressenstempels notwendige
Hydraulikflüssigkeit nicht durch das Stellventil zu fließen braucht. Man kann also mit einem für relativ kleine Durchflußmengen
bemessenen Stellventil arbeiten und trotzdem eine rasche Füllung des Arbeitszylinders erreichen.
Für den Antrieb der Kurvenscheibe ist zweckmäßigerweise ein elektrischer Getriebemotor vorgesehen. Mit diesem ist eine be-
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stimmte Drehzahl der Kurvenscheibe gut einzuhalten. Außerdem kann eine bestimmte Drehzahl an seinem Getriebe bequem eingestellt
werden. Ferner hat es sich konstruktiv als günstig herausgestellt, zwischen die Kurvenscheibe und das Stellventil
eine Hebeluntersetzung einzufügen, welche aus einer an der Kurvenscheibe erzeugten relativ großen Verstellung eine
proportional kleinere Verstellung des Stellventils erzeugt.
Bei einer drehbaren Kurvenscheibe, die die Verstell-Kurve am
Umfang aufweist, handelt es sich um die für die Zwecke der Erfindung einfachste Verwirklichung einer Steuerkurve. Natürlich
kann die selbsttätige Verstellung des Stellventils auch mit konstruktiv anders ausgebildeten Steuerkurven erreicht
werden, die durch einen Motor verstellt werden, wobei es im allgemeinen Fall einer Steuerkurve statt auf die Drehzahl auf
deren Verstellgeschwindigkeit ankommt. Soweit in den vorangegangenen Ausführungen von einer Kurvenscheibe und ihrer
Drehzahl die Rede ist, soll dies deshalb nur als bevorzugtes Beispiel einer Steuerkurve und ihrer Verstellgeschwindigkeit
verstanden werden.
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten an Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 - eine vereinfachte, teilweise geschnittene Seitenansicht
einer Pulverpresse,
Figur 2 - einen kombinierten elektrischen und hydraulischen Schaltplan des hydraulischen Antriebes für den
Pressenstempel der Pulverpresse nach Figur 1 in einer erfindungsgemäßen Ausbildung,
Figur 3 - eine Seitenansicht eines Stellventiles des hydraulischen
Antriebes mit zugehörigem Verstellorgan.
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Die in Figur 1 gezeigte Pulverpresse umfaßt ein Pressenbett 1, von dem zwei senkrechte Säulen 2 und 2· aufragen, die an
ihrem oberen Ende einen Querträger 3 tragen. Im Querträger 3 ist ein Pressensteiripel 4 geführt, der in senkrechter Richtung
arbeitet und von einem schematisch angedeuteten hydraulischen Arbeitszylinder 5 angetrieben wird, der im Querträger
3 untergebracht ist und den Pressenstempel 4 mit einer veränderlich vorge .baren Preßkraft nach unten treibt, deren
absoluter Maximalwert beispielsweise 500 t beträgt. In der Verlängerung des Pressenstempels 4 weist der Pressentisch 1
eine öffnung auf, die an der Oberseite des Pressentisches von einer Auflage 6 für jeweils einen von zwei Preßtöpfen 7 bzw.
71 umgeben ist, mit denen die Pulverpresse ausgestattet ist.
Beide Preßtöpfe 7 und 71 sind an der Oberseite zum Einfüllen
der zu verarbeitenden explosiven Masse, zum Beispiel des Pulvers, und für den Eintritt des Pressenstempels 4 offen.
Es wird immer nur ein Preßtopf benutzt, während der andere
als Reserve dient. Der benutzte Preßtopf 7 ist am Boden mit
einer Preßmatritze 8 versehen, die in einer Matritzenschüssel 9 aufgenommen ist, welche mittels Spannschrauben 10 an der
Unterseite des eigentlichen Preßtopfes 7 befestigt ist. Der jeweils benutzte Preßtopf kann in nicht näher gezeigter Weise
durch Verschiebung an der senkrechten Säule 2· mit der Matritzenschüssel
9 auf die Auflage 6 aufgesetzt werden, bevor der Pressenstempel 4 auf die im Preßtopf befindliche Verarbeitungs-Masse
abgesenkt wird.
Der eigentliche Preßvorgang nach dem Absenken des Pressenstempels verläuft in zwei Phasen. Zuerst erfolgt durch entsprechende
Erhöhung des Hydraulik-Druckes im Arbeitszylinder 5 eine allmähliche Erhöhung der vom Pressenstempel ausgeübten
Preßkraft bzw. des Preßdruckes bis zum Erreichen eines maximalen Auspreßdruckes. Dieser wird in der zweiten Phase, bei
der die Verarbeitungs-Masse allmählich durch die Pressmatritze
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austritt, unter entsprechender Nachführung des Pressenstempels in den Preßtopf hinein konstant gehalten.
Der den Arbeitszylinder 5 umfassende Antrieb für den Pressenstempel
4,mit dem der geschilderte Preßvorgang durchgeführt wird, ist in Figur 2 gezeigt. Der hydraulische Antrieb umfaßt
eine Hydraulikpumpe 11, die aus einem Vorratsbehälter 12 für die Hydraulikflüssigkeit, die zum Beispiel öl ist, gespeist
wird. Die Hydraulikpumpe 11 drückt nach dem Einschalten die
Hydraulikflüssigkeit über eine Druckleitung 13 unmittelbar in den Arbeitszylinder 5, der mit zunehmender Füllung den
Pressenstempel 4 nach unten bewegt. An den Arbeitszylinder ist außerdem eine zum Vorratsbehälter 12 führende Rückleitung
14 angeschlossen, die ein Absperrventil 15 enthält, das für die Dauer des Preßvorganges geschlossen bleibt, aber in seiner
geöffneten Stellung eine Entleerung des ArbeitsZylinders 5 bei
der Rückführung des Pressenstempels 4 in die angehobene Stellung mittels nicht näher gezeigter Hydraulik-Mittel ermöglicht.
Im Nebenschluß zum Arbeitszylinder 5 ist ein Stellventil 16 angeordnet, das auf der einen Seite an die Druckleitung 13 angeschlossen
ist und auf der anderen Seite über die Rückleitung 14 in unmittelbarer Verbindung mit dem Vorratsbehälter 12
steht. Das Stellventil ist als Druckbegrenzungsventil ausgebildet, das heißt als Ventil, das sich öffnet, solange der jeweils
eingestellte Hydraulik-Druck erreicht ist. Hierdurch reguliert das Stellventil 16 den Hydraulik-Druck im Arbeitszylinder
5 auf den jeweils am Stellventil eingestellten Wert, indem es beim^fi^e^^bruckerhöhung über diesen Wert hinaus eine
unmittelbare Verbindung zwischen der Hydraulikpumpe 11 und
dem Vorratsbehälter 12 schafft.
Zur verstellung des Stellventiles 16 ist das in Figur 3 näher
gezeigte Verstellorgan 20 vorgesehen. Dieses umfaßt einen handelsüblichen elektrischen Getriebemotor 21 mit einer Abtriebswelle
22, deren Drehzahl über das Getriebe des Getriebe-
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motors 21 in einem Bereich von beispielsweise 0,2 bis 2,0
Umdrehungen pro Minute stufenlos regelbar ist. Auf der Abtriebswelle 22 sitzt drehfest eine auswechselbare Kurvenscheibe
23, die am Uirfang eine in Figur 3 im Uhrzeigersinn
ansteigende Verstell-Kurve 24 aufweist, die von ihrem höchsten
Punkt in einer Stufe 25 auf ihren tiefsten Punkt übergeht.
Neben der Kurvenscheibe 23 ist ein Schwenkhebel 26 gelagert, der mit einer Rolle 27 an seinem freien Ende an der Verstell-Kurve
24 abläuft. Das Stellventil 16 besitzt eine langsverschiebliche, nach außen vorgespannte Verstellstange
28, die mit einer Rolle 29 am freien Ende ungefähr in der Mitte des Schwenkhebels 26 an diesem anliegt und den Schwenkhebel
an die Verstell-Kurve 24 andrückt. Treibt der Getriebemotor 21 die Kurvenscheibe 23 entgegen dem Uhrzeigersinn in
Richtung des Pfeiles 30 an, kommt es somit zu einer zunehmenden Einwärts-Verschiebung der Verstellstange 28 und damit
zu einer Erhöhung des vom Stellventil regulierten Hydraulik-Druckes . Die Dauer und der zeitliche Verlauf der Druckerhöhung
hängen von der Form der Verstell-Kurve 24 und der Drehzahl der Kurvenscheibe 23 ab.
An die Druckleitung 13 ist ein Druckaufnehmer für den im Arbeitszylinder
5 und der Druckleitung 13 herrschenden Hydraulik-Druck in Form eines Druckschreibers 17 angeschlossen, der ein
einstellbares Grenzwertglied in Form eines auf unterschiedliche Druckwerte einstellbaren elektrischen Maximum-Kontaktes
18 aufweist. Wenn der eingestellte Druckwert erreicht wird,
öffnet der Maximum-Kontakt 18 und läßt dadurch ein in der elektrischen Zuleitung des Getriebemotors 21 liegendes Schütz
abfallen, "das zuvor über den Maximum-Kontakt erregt worden war. Das abfallende Schütz 19 unterbricht die elektrische Speisung
des Getriebemotors und bringt dadurch die Kurvenscheibe 23 zum Stillstand.
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Beim Betrieb der Pulverpresse wird zuerst eine der jeweiligen Verarbeitungs-Masse hinsichtlich der Form ihrer Verstell-Kurve
angepaßte Kurvenscheibe 23 ausgewählt und mit der Abtriebswelle 22 gekuppelt. Anschließend wird eine bestimmte Dauer
der Phase der Druckerhöhung beziehungsweise des Druckanstieges durch entsprechende Einstellung der Drehzahl der Abtriebswelle
22 vorgegeben. Außerdem wird ein namentlich in der zweiten Phase des Preßvorganges nicht zu überschreitender
maximaler Auspreßdruck durch entsprechende Einstellung des Maximum-Kontaktes 18 festgelegt. Ein Arbeitsspiel der
Pulverpresse verläuft dann in der Weise, daß nach dem Absenken des Pressenstempels 4 auf die im Preßtopf 7 befindliche
Verarbeitungs-Masse, was mittels nicht gezeigter Hydraulik-Mittel geschieht, die Kurvenscheibe 23 mittels
des Getriebemotors 21 in Drehung versetzt wird, und zwar ausgehend von einer Anfangsstellung, in welcher die Rolle
des Schwenkhebels 26 an der tiefsten Stelle der Verstell-Kurve neben der Stufe 25 anliegt, wie es Figur 3 zeigt.
Hierdurch kommt es über die durch den Schwenkhebel 26 gebildete Hebeluntersetzung zu einer allmählichen Verstellung
des Stellventiles 16 und zu einer entsprechenden allmählichen
Erhöhung des Hydraulik-Druckes im Arbeitszylinder 5, bis der mit dem Maximum-Kontakt vorgegebene maximale Druckwert erreicht wird, bei dem der Getriebemotor über das
Schütz 19 abgeschaltet wird. Die Kurvenscheibe bleibt in der erreichten Stellung stehen und der vorgegebene maximale
Druckwert und damit ein maximaler Auspreßdruck wird nunmehr von dem nicht weiter verstellten Stellventil 16 konstant
gehalten. Am Ende des Preßvorganges wird das Absperrventil geöffnet und der Pressenstempel 4 mit nicht mehr gezeigten
Hydraulik-Mitteln wieder in die Ausgangsstellung angehoben. Gleichzeitig wird die Kurvenscheibe 23 mittels einer ebenfalls
nicht näher gezeigten, auf den Getriebemotor 21 einwirkenden elektrischen Steuerung in ihre Anfangsstellung
zurückgebracht. Ein neues Arbeitsspiel kann dann beginnen.
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Claims (9)
- Dipl.-lng. H.-P. Lieck Patentanwalt Maximiliansplatz 10 D-8000 München 2 Tel. (089) 220821WNC-Nitrochemie GmbH Aschau
P 153 02AnsprücheHydraulische Pulverpresse zur Verarbeitung von Pulver oder ähnlichen explosiven Massen mit einem eine Preßmatritze aufweisenden Preßtopf zur Aufnahme der Verarbeitungs-Masse, mit einem in den Preßtopf einführbaren Pressenstempel und mit einem hydraulischen Antrieb für den Pressenstempel, der eine Hydraulikpumpe, einen den Preßdruck des Pressenstempels erzeugenden Arbeitszylinder und ein Stellventil zur Regulierung des
Hydraulik-Druckes im Arbeitszylinder umfaßt, g e k e η η zeichnet durch eine mittels eines Motors (21) antreibbare Steuerkurve (23) zur Verstellung des Stellventiles (16). - 2. Pulverpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (23) auswechselbar ist.909850/Q37S /2ORIGINAL INSPECTED
- 3. Pulverpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellgeschwindigkeit der Steuerkurve (23) einstellbar ist.
- 4. Pulverpresse nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen den Hydraulik-Druck im Arbeitszylinder (5) erfassenden Druckaufnehmer (17) und ein diesem zugeordnetes, einstellbares Grenzwertglied (18), dessen beim Erreichen eines eingestellten Maximaldruckes auftretendes Ausgangssignal den Antrieb der Steuerkurve (23) unterbricht.
- 5. Pulverpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnehmer zusammen mit dem Grenzwertglied durch einen Druckschreiber (17) mit eingebautem, verstellbarem Maximum-Kontakt (18) gebildet ist.
- 6. Pulverpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Stellventil (16) hydraulisch im Nebenschluß zum Arbeitszylinder (5) liegt und für ein öffnen beim Erreichen des jeweils eingestellten Hydraulik-Druckes ausgelegt ist.
- 7. Pulverpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß für den Antrieb der Steuerkurve (23) ein elektrischer Getriebemotor (21) vorgesehen ist.
- 8. Pulverpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Steuerkurve (23) und dem Stellventil (16) eine Hebeluntersetzung (26) eingefügt ist.909850/0378n J
- 9. Pulverpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve durch eine drehbare Kurvenscheibe (23) gebildet ist./4909850/0376
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